제어공학 복습 1 - 개요

시스템과 제어

- 시스템 : 로봇, 차량, 기차 등과 같이 기계/전기 요소들로 구성된 것

- 제어 : 시스템이 원하는 동작을 하도록 조절하는 것

- 입력 : 제어 시스템이 행하기를 원하는 동작

- 출력 : 제어 시스템의 반응

- 이상적인 제어 시스템 : 입력 = 출력. 모델링하여 고려할수 없는 것들이 많으므로 현실적으로 불가능.

- 부시스템(제어기) : 실제 시스템에 가깝게 출력을 나오도록 보상해주는 시스템

- 설계 : 최고의 성능을 내도록 제어기를 만드는 것

- 시스템 이론 : 시스템을 시간과 주파수 영역에서 다루며 아래의 해석, 설계 도구를 이용

    - 시간 영역 : 임펄스/계단 응답, 루트 로커스 등

    - 주파수 영역 : 보드/나이퀴스트/니콜스 선도 등

 

 

 

피드백과 제어

- 일반적인 제어 시스템은 피드백의 형태

- 폐루프 시스템 : 피드백을 통해 입력과 출력 사이에 닫혀진 루프가 존재하는 시스템

- 개루프 시스템 : 피드백 없어 루프가 존재하지 않은 시스템

- 자동 제어 : 피드백을 통해 원하는 출력이 나오도록 자동적으로 조절하는 것

- 외란 : 사용자 입력 이외에 시스템의 출력에 영향을 주는 것

- 감도 : 출력이 변동에 영향 받는 정도 -> 피드백을 이용하여 완화 가능

- 안정성 : 환경 변화에도 대처하여 기존의 동작을 유지하는 정도

 

 

현대 제어 공학

- 컴퓨터를 활용해 고전적 기법인 보드/나이퀴스트/니콜스 선도와 루트 로커스 등을 쉽게 이용 가능

- 배, 우주선, 로봇 등 다방면으로 활용되고 있음.

 

 

제어 시스템 해석 및 해석

- 기본적으로 제어 시스템은 과도 상태를 피드백을 통해 완화하여 정상 상태가 된다.

 => 과도 응답, 정상 상태 응답을 통해 시스템 해석

- 과도 응답 : 정상 상태에 들어가기 전 시스템의 출력으로 시간 영역뿐만 아니라 주파수 영역으로 변환하여 해석 할 수 있다.

- 정상상태 응답 : 과도기를 지난 후 안정된 상태에서의 출력.

- 정상상태 오차 : 입력과 정상상태 응답 사이의 차이

- 안정성 : 시스템 극점의 위치에 의해 안정한지 불안정한지 결정된다.

- 시스템 설계 : 물리적인 것을 만든다기 보다는, 외란과 응답 등에 잘 대응하는 제어기를 설계하는 행위